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《河南大学》 2010年
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具有防止过流误判断功能的LD驱动电源的研制

王志鹏  
【摘要】: 随着光电子技术的迅速发展,半导体激光器(LD)已经越来越广泛地应用于通信、军事、国防、科研、医疗等领域。在LD的应用中,保证其工作的安全性、连续性是非常重要的。传统半导体激光器驱动电源的过流保护功能比较单一,由于过流保护设计的不完善,导致激光器在使用过程中出现过流误判断或被损坏的情况时有发生,甚至造成工作延误和不必要的经济损失。 本文介绍一种具有防止过流误判断功能的LD驱动电源,该电源通过采用越限计数的方法实现过流保护,有效地消除了宽幅大脉冲电流干扰,具有防止过流误判断和失效保护的功能,从而保证LD工作的连续性、可靠性。该驱动电源可由两种电路形式实现:一种是通过单片机和现场可编程逻辑器件(FPGA)来完成,它主要包括模拟部分和数字部分,模拟部分主要包括对LD的恒流驱动、工作参数的采集、键盘输入和过流报警部分,数字部分主要包括单片机对FPGA的程序配置、单片机接收FPGA的数据并进行相应的运算处理、单片机对外围设备的驱动、单片机对外围A/D和D/A转换器的控制四个模块。该电路由软件替代部分硬件执行功能,不仅节省了硬件费用,而且保障了电路的稳定性,避免硬件电路因环境影响而产生的参数变化,同时,利用软件的灵活性和可修改性,提高了系统的智能化。另一种是由纯硬件电路实现,LD工作参数的采集、数据的运算与比较、对LD的控制,全部由硬件电路来完成,既保证了LD的恒功率驱动,又实现了对LD的过流保护功能,基本符合设计的要求。 研究内容主要有以下几点: 1.介绍了半导体激光器的工作原理、结构和输出特性,分析了半导体激光器对驱动电源的基本要求,简要说明了半导体激光器常用的驱动技术与保护措施。 2.根据半导体激光器在连续工作方式下对驱动电源的要求,结合本设计的设计思想,确定了系统的整体电路结构,并阐述了总体设计的工作原理。 3.对本设计中所用到的智能微处理器(单片机、FPGA器件)进行了介绍,分析了它们的工作原理,并对它们在电路中的功能进行深入的分析和探讨,并介绍了它们与外电路的连接关系。 4.对各个功能模块的硬件电路原理进行了介绍、分析,并给出相应的理论推导。着重分析了半导体激光器的电流驱动电路、工作参数采集电路,还介绍了半导体激光器的工作温度控制装置。 5.对测试得到的实验数据进行分析,并得出结论。 6.提出本设计纯硬件电路的实现方法,并根据电路原理图进行详细的分析、说明。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN248.4

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